ES2957033A2 - Preparation method for isophosphorite iron-type iron phosphate and application thereof - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
MÉTODO DE PREPARACIÓN DE FOSFATO DE HIERRO TIPO HETEROSITAPREPARATION METHOD OF HETEROSITE TYPE IRON PHOSPHATE
Y APLICACIÓN DEL MISMOAND APPLICATION OF THE SAME
CAMPO TÉCNICOTECHNICAL FIELD
La invención se refiere al campo técnico del reciclaje de baterías y, en particular, a un método de preparación de fosfato de hierro tipo heterosita y la aplicación del mismo. The invention relates to the technical field of battery recycling and, in particular, to a method of preparing heterosite-type iron phosphate and the application thereof.
ANTECEDENTESBACKGROUND
En los últimos años, con el rápido aumento de la producción de equipos electrónicos y eléctricos, la demanda de baterías de iones de litio también ha seguido aumentando. Sin embargo, las baterías de iones de litio tienen una vida útil limitada, por ello, cada año se produce un gran número de residuos de baterías de iones de litio. Si estas baterías de iones de litio no se pueden reciclar correctamente, surgirán graves problemas ambientales y de recursos. Por un lado, las baterías de iones de litio contienen altos niveles de metales valiosos, tales como litio, níquel, cobalto y manganeso, cuyo contenido en las baterías de iones de litio es mucho mayor que su contenido promedio en minerales. Si los metales no se pueden reciclar adecuadamente, se producirá un gran desperdicio de recursos; por otro lado, los metales pesados y los electrolitos nocivos en los residuos de baterías de iones de litio también causarán daños potenciales al medio ambiente natural y a la salud humana. Si estas baterías de iones de litio se pueden reciclar de manera efectiva, no solo se puede recuperar una gran cantidad de metales valiosos y se puede reducir el desperdicio de recursos, sino que también se puede reducir la presión sobre la protección ecológica y ambiental. In recent years, with the rapid increase in the production of electronic and electrical equipment, the demand for lithium-ion batteries has also continued to increase. However, lithium-ion batteries have a limited lifespan, so a large amount of lithium-ion battery waste is produced every year. If these lithium-ion batteries cannot be recycled properly, serious environmental and resource problems will arise. On the one hand, lithium-ion batteries contain high levels of valuable metals, such as lithium, nickel, cobalt and manganese, the content of which in lithium-ion batteries is much higher than their average mineral content. If metals cannot be recycled properly, a huge waste of resources will occur; On the other hand, heavy metals and harmful electrolytes in lithium-ion battery waste will also cause potential harm to the natural environment and human health. If these lithium-ion batteries can be effectively recycled, not only can a large amount of valuable metals be recovered and resource waste reduced, but also the pressure on ecological and environmental protection can be reduced.
Entre los materiales de cátodo para baterías de iones de litio, los materiales de cátodo ternario y los materiales de cátodo de LiFePO4ocupan una cuota de mercado considerable debido a su excelente rendimiento. Entre los materiales de cátodo ternarios, el litio, el níquel, el cobalto y el manganeso son metales valiosos con un alto valor de recuperación, mientras que en los materiales de cátodo de LiFePO4, el litio tiene un alto valor de recuperación. Por lo tanto, la recuperación del cátodo de LiFePO4se centra principalmente en la recuperación de litio. En la actualidad, la recuperación de materiales de cátodos de fosfato de hierro y litio se realiza principalmente a través de tecnología húmeda, que comprende los siguientes modos: (1) El exceso de ácido el exceso de oxidante lixivia completamente el fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla, y luego ajusta el pH de la mezcla para precipitar FePO42H2O mediante la unión de Fe3+ y PO4<3->, y luego se obtiene una solución que contiene litio; (2) La proporción estequiométrica de ácido y oxidante lixivia selectivamente el litio para obtener una solución que contiene litio y fosfato de hierro. El fosfato de hierro recuperado por estos dos métodos se precipita principalmente en forma de FePO42H2O, que es difícil de disolver en ácido. Para recuperar aún más los recursos de hierro y fósforo, se necesita una calcinación antes de que el FePO42H2O se pueda disolver, lo que dificulta la recuperación de los recursos de hierro y fósforo. Al mismo tiempo, los oxidantes utilizados en el proceso de lixiviación de los métodos anteriores son principalmente reactivos químicos tales como peróxido de hidrógeno, persulfato, hipoclorito de sodio, etc., y el coste de lixiviación es alto. Among cathode materials for lithium-ion batteries, ternary cathode materials and LiFePO4 cathode materials occupy considerable market share due to their excellent performance. Among ternary cathode materials, lithium, nickel, cobalt and manganese are valuable metals with high recovery value, while in LiFePO4 cathode materials, lithium has high recovery value. Therefore, LiFePO4 cathode recovery is mainly focused on lithium recovery. At present, the recovery of lithium iron phosphate cathode materials is mainly carried out through wet technology, which comprises the following modes: (1) Excess acid or excess oxidant completely leaches lithium iron phosphate to obtain a mixture, and then adjust the pH of the mixture to precipitate FePO42H2O by binding Fe3+ and PO4<3->, and then a lithium-containing solution is obtained; (2) The stoichiometric ratio of acid and oxidant selectively leaches lithium to obtain a solution containing lithium and iron phosphate. The iron phosphate recovered by these two methods is mainly precipitated in the form of FePO42H2O, which is difficult to dissolve in acid. To further recover iron and phosphorus resources, calcination is needed before FePO42H2O can be dissolved, making recovery of iron and phosphorus resources difficult. At the same time, the oxidants used in the leaching process of the above methods are mainly chemical reagents such as hydrogen peroxide, persulfate, sodium hypochlorite, etc., and the leaching cost is high.
Por lo tanto, existe una necesidad urgente de desarrollar un proceso de recuperación de fosfato de hierro y litio con alta selectividad de lixiviación, bajo coste de lixiviación y corto proceso de recuperación. Therefore, there is an urgent need to develop a lithium iron phosphate recovery process with high leaching selectivity, low leaching cost and short recovery process.
SUMARIO DE LA INVENCIÓNSUMMARY OF THE INVENTION
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método de preparación y aplicación de fosfato de hierro tipo heterosita, abordando los problemas de la técnica anterior en cuanto a la recuperación de fosfato de hierro tales como escasa selectividad para la extracción de litio, alto consumo de agentes, largo proceso de recuperación y bajo valor del producto. Al proporcionar un proceso mejorado, se logra la preparación directa de fosfato de litio de heterosita mientras se obtienen las ventajas de un bajo contenido de impurezas en la solución de lixiviación, alta concentración de litio, bajo consumo de agente y alta tasa de recuperación de litio. An objective of the present invention is to provide a method of preparation and application of heterosite type iron phosphate, addressing the problems of the prior art regarding the recovery of iron phosphate such as poor selectivity for lithium extraction, high consumption of agents, long recovery process and low product value. By providing an improved process, the direct preparation of lithium phosphate from heterosite is achieved while obtaining the advantages of low impurity content in the leaching solution, high lithium concentration, low agent consumption and high lithium recovery rate .
Para lograr el objetivo mencionado anteriormente, en la invención se adopta la siguiente solución técnica. To achieve the aforementioned objective, the following technical solution is adopted in the invention.
Un método de preparación de fosfato de hierro tipo heterosita comprende las siguientes etapas: A method of preparing heterosite type iron phosphate comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio con un disolvente para obtener una suspensión, añadir una solución ácida y ajustar la suspensión a pH ácido para obtener un líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate with a solvent to obtain a suspension, add acid solution, and adjust the suspension to acidic pH to obtain acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir un aditivo de metal de transición al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla, realizar la lixiviación de la mezcla en un microentorno intensificador, seguido de filtración para obtener un fosfato de hierro tipo heterosita y una solución rica en litio; la lixiviación en un microentorno intensificador consiste en extraer fosfato de hierro del líquido ácido de fosfato de hierro y litio con microburbujas o a presión controlada; (2) Add a transition metal additive to the acidic lithium iron phosphate liquid to obtain a mixture, carry out leaching of the mixture in an intensifying microenvironment, followed by filtration to obtain a heterosite type iron phosphate and a rich solution in lithium; leaching in an intensifying microenvironment consists of extracting iron phosphate from the acidic lithium iron phosphate liquid with microbubbles or under controlled pressure;
El fosfato de hierro tipo heterosita es un producto obtenido por deslitiación de un fosfato de hierro de litio tipo olivino. En la actualidad, hay muchas fases cristalinas de fosfato de hierro reseñadas en la bibliografía: el fosfato de hierro tipo heterosita ortorrómbico formado por deslitiación del fosfato de hierro y litio, fosfato de hierro monoclínico, fosfato de hierro ortorrómbico o fosfato de hierro de cristales de cuarzo a; su fase acuosa comprende fosfato de hierro monoclínico dihidrato y fosfato de hierro ortorrómbico dihidrato. Heterosite type iron phosphate is a product obtained by delithiation of an olivine type lithium iron phosphate. Currently, there are many crystalline phases of iron phosphate reported in the literature: orthorhombic heterosite-type iron phosphate formed by delithiation of lithium iron phosphate, monoclinic iron phosphate, orthorhombic iron phosphate or iron phosphate of crystals of quartz a; Its aqueous phase comprises monoclinic iron phosphate dihydrate and orthorhombic iron phosphate dihydrate.
Preferentemente, en la etapa (1), el fosfato de hierro y litio se recupera de los materiales de cátodo residuales de fosfato de hierro y litio. Preferably, in step (1), the lithium iron phosphate is recovered from the residual lithium iron phosphate cathode materials.
Más preferentemente, el fosfato de hierro y litio se obtiene descargando, pulverizando y cribando los materiales de cátodo residuales de fosfato de hierro y litio; el fosfato de hierro y litio contiene principalmente los elementos Li, P, Fe, Al, C y O. More preferably, lithium iron phosphate is obtained by discharging, pulverizing and screening residual lithium iron phosphate cathode materials; Lithium iron phosphate mainly contains the elements Li, P, Fe, Al, C and O.
Preferentemente, en la etapa (1), el disolvente es agua. Preferably, in step (1), the solvent is water.
Preferentemente, en la etapa (1), la solución ácida utilizada para ajustar el pH es al menos una seleccionada del grupo que consiste en ácido sulfúrico, ácido nítrico y ácido clorhídrico. Preferably, in step (1), the acid solution used to adjust the pH is at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid and hydrochloric acid.
Más preferentemente, la solución ácida tiene una concentración de 0,5-5 mol/l. More preferably, the acid solution has a concentration of 0.5-5 mol/l.
La solución ácida anterior es para proporcionar iones de hidrógeno y mantener el pH durante el proceso de lixiviación. The acid solution above is to provide hydrogen ions and maintain the pH during the leaching process.
Preferentemente, en la etapa (1), ajustar la suspensión a un pH ácido es ajustar el pH de la suspensión a 2-6. Preferably, in step (1), adjusting the suspension to an acidic pH is to adjust the pH of the suspension to 2-6.
Preferentemente, las microburbujas se producen introduciendo un gas en el líquido ácido de fosfato de hierro y litio, y el gas es aire u oxígeno. Un método de mejora del oxígeno es aumentar la capacidad oxidante y la eficiencia de transferencia de masa del oxígeno mediante la intensificación del microentorno, es decir, utilizando el efecto de autopresurización de microburbujas o medios para elevar la presión enriquecida con oxígeno para mejorar el efecto de oxidación del oxígeno, y lograr el objeto de lixiviar el fosfato de hierro en una condición ácida débil. Preferably, the microbubbles are produced by introducing a gas into the lithium iron phosphate acid liquid, and the gas is air or oxygen. One method of oxygen enhancement is to increase the oxidizing capacity and mass transfer efficiency of oxygen by intensifying the microenvironment, that is, using the self-pressurization effect of microbubbles or oxygen-enriched pressure-raising media to improve the effect of oxidation of oxygen, and achieve the object of leaching iron phosphate in a weak acid condition.
Más preferentemente, las microburbujas producidas al introducir un gas en el líquido ácido de fosfato de hierro y litio tienen un diámetro de 10-50 ^m. More preferably, the microbubbles produced by introducing a gas into the lithium iron phosphate acid liquid have a diameter of 10-50 ^m.
Más preferentemente, la presión controlada es de 0,05-1 MPa. More preferably, the controlled pressure is 0.05-1 MPa.
Preferentemente, en la etapa (2), el aditivo de metal de transición es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en óxido de níquel, tetróxido de cobalto, dióxido de manganeso, cobaltato de litio, niquelato de litio, manganato de litio o manganato de litio níquel cobalto. Preferably, in step (2), the transition metal additive is at least one selected from the group consisting of nickel oxide, cobalt tetroxide, manganese dioxide, lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate or manganate lithium nickel cobalt.
Preferentemente, en la etapa (2), el líquido ácido de fosfato de hierro y litio y el aditivo de metal de transición están en una relación de volumen y masa de 50-400 g/l. Preferably, in step (2), the lithium iron phosphate acid liquid and the transition metal additive are in a volume and mass ratio of 50-400 g/L.
Preferentemente, en la etapa (2), el aditivo de metal de transición se añade en una cantidad del 0,5-6%de la cantidad de fosfato de hierro y litio. Preferably, in step (2), the transition metal additive is added in an amount of 0.5-6% of the amount of lithium iron phosphate.
El aditivo de metal de transición de níquel cobalto manganeso se introduce para catalizar en la superficie las microburbujas/microburbujas de oxígeno producidas por control de presión/oxígeno disuelto para generar radicales hidroxilo fuertemente oxidantes, para mejorar la capacidad oxidante del hierro divalente y su velocidad de reacción de oxidación. Nickel cobalt manganese transition metal additive is introduced to catalyze the surface oxygen microbubbles/microbubbles produced by pressure control/dissolved oxygen to generate strongly oxidizing hydroxyl radicals, to improve the oxidizing capacity of divalent iron and its oxidation rate. oxidation reaction.
Preferentemente, en la etapa (2), la lixiviación se realiza a una temperatura de 25 °C-80 °C durante 30-240 min. Preferably, in step (2), leaching is carried out at a temperature of 25 °C-80 °C for 30-240 min.
Hay tres métodos principales para lixiviar el fosfato de hierro y litio. El método (I) implica la lixiviación oxidativa del fosfato de hierro y litio en condiciones ácidas fuertes para obtener una solución que contiene Li+, Fe3+ y PO4<3->, y luego ajustando el pH de la solución para obtener un fosfato de hierro precipitado por la unión de Fe3+ y PO4<3->; El método (II) comprende la lixiviación de fosfato de hierro y litio en acidez moderada para obtener una solución que contiene Li+, Fe2+ y PO4<3->, y luego usando un oxidante fuerte para oxidar Fe2+ en la solución de lixiviación a Fe3+, y luego unión de Fe3+ con PO4<3->para formar precipitación de fosfato de hierro para lograr una lixiviación selectiva. El método (III) es una lixiviación selectiva de fosfato de hierro y litio a través de la oxidación directa y deslitiación del fosfato de hierro y litio utilizando agentes oxidantes fuertes en condiciones de ácido débil y produce fosfato de hierro de isomanganeso. En este método, debido a la baja transferencia de masa y potencial de oxidación del oxígeno, aunque la oxidación del Fe2+ se puede lograr hasta cierto punto, la capacidad de oxidación es débil. Por lo tanto, en el proceso real, intensificadores tales como peróxido de hidrógeno, persulfato de sodio, hipoclorito de sodio y ozono se suelen utilizar como oxidantes para conseguir la oxidación del Fe2+. Cuando se usa oxígeno/aire como oxidante para lixiviar el material de cátodo de fosfato de hierro y litio, la oxidación de Fe2+ no puede llevarse a cabo de manera efectiva, lo que da como resultado un alto contenido de Fe2+ en la solución de lixiviación y una mala lixiviación selectiva de litio. Por lo tanto, es necesario mejorar la capacidad de oxidación del oxígeno para lograr una lixiviación eficiente y selectiva del litio. There are three main methods for leaching lithium iron phosphate. Method (I) involves oxidative leaching of lithium iron phosphate under strong acidic conditions to obtain a solution containing Li+, Fe3+ and PO4<3->, and then adjusting the pH of the solution to obtain a precipitated iron phosphate by the union of Fe3+ and PO4<3->; Method (II) involves leaching lithium iron phosphate in moderate acidity to obtain a solution containing Li+, Fe2+ and PO4<3->, and then using a strong oxidant to oxidize Fe2+ in the leaching solution to Fe3+, and then binding of Fe3+ with PO4<3->to form iron phosphate precipitation to achieve selective leaching. Method (III) is a selective leaching of lithium iron phosphate through direct oxidation and delithiation of lithium iron phosphate using strong oxidizing agents under weak acid conditions and produces isomanganese iron phosphate. In this method, due to the low mass transfer and oxidation potential of oxygen, although the oxidation of Fe2+ can be achieved to a certain extent, the oxidation capacity is weak. Therefore, in the actual process, intensifiers such as hydrogen peroxide, sodium persulfate, sodium hypochlorite and ozone are often used as oxidants to achieve Fe2+ oxidation. When oxygen/air is used as an oxidant to leach the lithium iron phosphate cathode material, the oxidation of Fe2+ cannot be carried out effectively, resulting in high Fe2+ content in the leaching solution and poor selective leaching of lithium. Therefore, it is necessary to improve the oxygen oxidation capacity to achieve efficient and selective leaching of lithium.
Se puede ver en la fórmula (1) que el potencial de oxidación del oxígeno/aire está relacionado con el pH y la presión de la solución, es decir, aumentar la presión de oxígeno y reducir el pH de la solución puede aumentar el potencial de oxidación del oxígeno y aumentar la capacidad oxidante del oxígeno. Pero la reducción del pH de la solución sin duda conducirá a un mayor consumo de ácido y a la lixiviación de hierro y fósforo. Por lo tanto, en condiciones de ácido débil, el uso de medios de intensificación del microentorno para cambiar el potencial de oxidación del oxígeno en la solución puede lograr la lixiviación selectiva del fosfato de hierro y litio. Las microburbujas tienen un efecto de autopresurización, lo que puede aumentar el potencial de oxidación del oxígeno al generar cambios de presión en microdominios locales. Al mismo tiempo, también se puede generar oxígeno activo en la superficie de las microburbujas para aumentar en gran medida la capacidad oxidante del oxígeno. El método de control de presión también puede aumentar el potencial de oxidación de oxígeno al cambiar la presión parcial de oxígeno en el entorno de lixiviación. Por lo tanto, mediante la intensificación del microentorno, se mejora el rendimiento de oxidación del oxígeno. It can be seen from formula (1) that the oxidation potential of oxygen/air is related to the pH and pressure of the solution, that is, increasing the oxygen pressure and reducing the pH of the solution can increase the oxidation potential. oxidation of oxygen and increase the oxidizing capacity of oxygen. But lowering the pH of the solution will certainly lead to increased acid consumption and leaching of iron and phosphorus. Therefore, under weak acid conditions, the use of microenvironment intensification means to change the oxidation potential of oxygen in the solution can achieve selective leaching of lithium iron phosphate. Microbubbles have a self-pressurization effect, which can increase the oxygen oxidation potential by generating pressure changes in local microdomains. At the same time, active oxygen can also be generated on the surface of the microbubbles to greatly increase the oxidizing capacity of oxygen. The pressure control method can also increase the oxygen oxidation potential by changing the partial pressure of oxygen in the leaching environment. Therefore, by intensifying the microenvironment, the oxygen oxidation performance is improved.
Por otro lado, cuando están presentes aditivos de metales de transición de níquel-cobalto-manganeso, las microburbujas de oxígeno u oxígeno disuelto que aumentan la capacidad oxidante a través de la presurización de oxígeno disuelto generarán fuertes radicales hidroxilo oxidantes bajo la catálisis superficial de los aditivos de metales de transición, mejorando aún más la capacidad oxidante del oxígeno/aire y la capacidad de oxidación y la velocidad de la reacción de oxidación del hierro ferroso. De este modo, la oxidación en fase sólida de Fe2+ se puede realizar sin una adición adicional de un oxidante, y se puede lograr la deslitiación directa en fase sólida del fosfato de hierro y litio para producir un producto de fosfato de hierro tipo heterosita. On the other hand, when nickel-cobalt-manganese transition metal additives are present, microbubbles of oxygen or dissolved oxygen that increase the oxidizing capacity through pressurization of dissolved oxygen will generate strong oxidizing hydroxyl radicals under the surface catalysis of the transition metal additives, further improving the oxidizing capacity of oxygen/air and the oxidation capacity and oxidation reaction rate of ferrous iron. In this way, solid-phase oxidation of Fe2+ can be performed without additional addition of an oxidant, and direct solid-phase delithiation of lithium iron phosphate can be achieved to produce a heterosite-type iron phosphate product.
Preferentemente, en la etapa (2), la purificación adicional de la solución rica en litio comprende ajustar el pH de la solución rica en litio, eliminando las impurezas de la solución, añadiendo carbonato de sodio a la solución, filtrando y secando para obtener carbonato de litio. Preferably, in step (2), further purification of the lithium-rich solution comprises adjusting the pH of the lithium-rich solution, removing impurities from the solution, adding sodium carbonate to the solution, filtering and drying to obtain carbonate. lithium.
La presente invención también proporciona la aplicación del método de preparación mencionado anteriormente en la preparación de materiales de cátodo de batería. The present invention also provides the application of the above-mentioned preparation method in the preparation of battery cathode materials.
Efectos beneficiososbeneficial effects
El método de la presente invención comprende mezclar fosfato de hierro y litio con agua para preparar una suspensión y añadir ácido a la suspensión para mantener el pH del lixiviado entre 2 y 6 durante el proceso, y luego añadir un aditivo de metal de transición de níquel cobalto manganeso, combinado al mismo tiempo con un medio de intensificación del microentorno para realizar la reacción de mejora catalítica de la superficie que promueve la generación de radicales hidroxilo y aumenta en gran medida la velocidad de la reacción de oxidación en el hierro divalente, para lograr la lixiviación selectiva de litio en condiciones de oxígeno/aire. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación alcanza el 90,5-99,9 %, y tanto el contenido de hierro como el de fósforo en la solución de lixiviación son inferiores a 0,1 ppm; el fosfato de hierro tipo heterosita recuperado tiene una pureza del 99,9 % y la tasa de recuperación del fosfato de hierro tipo heterosita es del 99,3 %. The method of the present invention comprises mixing lithium iron phosphate with water to prepare a suspension and adding acid to the suspension to maintain the pH of the leachate between 2 and 6 during the process, and then adding a nickel transition metal additive manganese cobalt, combined at the same time with a microenvironment intensification medium to realize the catalytic surface enhancement reaction that promotes the generation of hydroxyl radicals and greatly increases the rate of oxidation reaction in divalent iron, to achieve Selective leaching of lithium under oxygen/air conditions. The leaching rate of lithium in the leaching solution reaches 90.5-99.9%, and both the iron and phosphorus contents in the leaching solution are less than 0.1 ppm; The recovered heterosite type iron phosphate has a purity of 99.9%, and the recovery rate of heterosite type iron phosphate is 99.3%.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La FIG. 1 es un diagrama de flujo del proceso del Ejemplo 1 para recuperar el fosfato de hierro tipo heterosita; FIG. 1 is a flow chart of the process of Example 1 for recovering heterosite-type iron phosphate;
La FIG. 2 es un diagrama esquemático de la ruta de lixiviación del fosfato de hierro y litio; FIG. 2 is a schematic diagram of the leaching route of lithium iron phosphate;
La FIG. 3 es un patrón XRD del fosfato de hierro tipo heterosita recuperado en el Ejemplo 1. FIG. 3 is an XRD pattern of the heterosite type iron phosphate recovered in Example 1.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS EJEMPLOS ILUSTRADOSDETAILED DESCRIPTION OF THE ILLUSTRATED EXAMPLES
Para entender completamente la presente invención, a continuación se describirá el esquema experimental preferido de la presente invención junto con ejemplos para ilustrar adicionalmente las características y ventajas de la presente invención. Cualquier cambio o alteración que no se desvíe de la esencia de la presente invención puede ser entendido por los expertos en la materia. El alcance de la protección de la invención está determinado por el alcance de las reivindicaciones. To fully understand the present invention, the preferred experimental scheme of the present invention will now be described along with examples to further illustrate the features and advantages of the present invention. Any change or alteration that does not deviate from the essence of the present invention can be understood by those skilled in the art. The scope of protection of the invention is determined by the scope of the claims.
Cuando no se indiquen condiciones específicas en los ejemplos de la presente invención, esta se realizará en las condiciones convencionales o recomendadas por el fabricante. Las materias primas, reactivos, etc. usados sin indicar sus fabricantes son todos productos convencionales disponibles comercialmente. When specific conditions are not indicated in the examples of the present invention, this will be carried out under the conventional conditions or conditions recommended by the manufacturer. Raw materials, reagents, etc. used without indicating their manufacturers are all conventional commercially available products.
Ejemplo 1Example 1
Un método de preparación del fosfato de hierro tipo heterosita de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the heterosite type iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 50 g/l para obtener una suspensión, y luego añadir 2 mol/l de ácido clorhídrico a la suspensión para mantener el pH a 2 durante el proceso de lixiviación para obtener una líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate and water in a mass-volume ratio of 50 g/L to obtain a suspension, and then add 2 mol/L of hydrochloric acid to the suspension to maintain the pH at 2 during the process of leaching to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir tetróxido de cobalto al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla e introducir oxígeno en la mezcla para generar microburbujas con un diámetro de 50 μm para realizar la lixiviación a 25 °C durante 240 minutos; una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación del litio en la solución de lixiviación alcanzó el 99,5 %, y el contenido de hierro y el contenido de fósforo en la solución de lixiviación fueron inferiores a 0,1 ppm. (2) Add cobalt tetroxide to the acidic lithium iron phosphate liquid to obtain a mixture, and introduce oxygen into the mixture to generate microbubbles with a diameter of 50 μm to carry out leaching at 25 °C for 240 minutes; Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution reached 99.5%, and the iron content and phosphorus content in the leaching solution were less than 0.1 ppm.
Ejemplo 2Example 2
Un método de preparación del fosfato de hierro tipo heterosita de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the heterosite type iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 50 g/l para obtener una suspensión, y luego añadir 2 mol/l de ácido clorhídrico a la suspensión para mantener el pH a 6 durante el proceso de lixiviación para obtener una líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate and water in a mass-volume ratio of 50 g/L to obtain a suspension, and then add 2 mol/L of hydrochloric acid to the suspension to maintain the pH at 6 during the process of leaching to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir dióxido de manganeso al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla e introducir oxígeno en la mezcla para generar microburbujas con un diámetro de 50 μm para realizar la lixiviación a 25 °C durante 240 minutos; una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación alcanzó el 93,9 %, y el contenido de hierro y el contenido de fósforo en la solución de lixiviación fueron inferiores a 0,01 ppm. (2) Add manganese dioxide to the acidic lithium iron phosphate liquid to obtain a mixture, and introduce oxygen into the mixture to generate microbubbles with a diameter of 50 μm to carry out leaching at 25 °C for 240 minutes; Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution reached 93.9%, and the iron content and phosphorus content in the leaching solution were less than 0.01 ppm.
Ejemplo 3Example 3
Un método de preparación del fosfato de hierro tipo heterosita de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the heterosite type iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 400 g/l para obtener una suspensión, y luego añadir 2 mol/l de ácido clorhídrico a la suspensión para mantener el pH a 2 durante el proceso de lixiviación para obtener una líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate and water in a mass-volume ratio of 400 g/L to obtain a suspension, and then add 2 mol/L hydrochloric acid to the suspension to maintain the pH at 2 during the process of leaching to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir manganato de litio-níquel-cobalto al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla e introducir oxígeno en la mezcla para generar microburbujas con un diámetro de 50 μm para realizar la lixiviación a 25 °C durante 240 minutos; una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación alcanzó el 96,7 %, y el contenido de hierro y el contenido de fósforo en la solución de lixiviación fueron inferiores a 0,1 ppm. (2) Add lithium-nickel-cobalt manganate to the acidic lithium iron phosphate liquid to obtain a mixture, and introduce oxygen into the mixture to generate microbubbles with a diameter of 50 μm to carry out leaching at 25 °C for 240 minutes ; Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution reached 96.7%, and the iron content and phosphorus content in the leaching solution were less than 0.1 ppm.
Ejemplo 4Example 4
Un método de preparación del fosfato de hierro isomorfo de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the isomorphic iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 50 g/l para obtener una suspensión, y luego añadir 2 mol/l de ácido clorhídrico a la suspensión para mantener el pH a 6 durante el proceso de lixiviación para obtener una líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate and water in a mass-volume ratio of 50 g/L to obtain a suspension, and then add 2 mol/L of hydrochloric acid to the suspension to maintain the pH at 6 during the process of leaching to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir dióxido de manganeso al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla e introducir oxígeno en la mezcla para generar microburbujas con un diámetro de 10 μm para realizar la lixiviación a 25 °C durante 240 min. Una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación alcanzó el 98,6 %, y el contenido de hierro y el contenido de fósforo en la solución de lixiviación fueron inferiores a 0,01 ppm. (2) Add manganese dioxide to the acidic lithium iron phosphate liquid to obtain a mixture, and introduce oxygen into the mixture to generate microbubbles with a diameter of 10 μm to perform leaching at 25 °C for 240 min. Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution reached 98.6%, and the iron content and phosphorus content in the leaching solution were less than 0.01 ppm.
Ejemplo 5Example 5
Un método de preparación del fosfato de hierro tipo heterosita de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the heterosite type iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 50 g/l para obtener una suspensión, y luego añadir 2 mol/l de ácido clorhídrico a la suspensión para mantener el pH a 6 durante el proceso de lixiviación para obtener una líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate and water in a mass-volume ratio of 50 g/L to obtain a suspension, and then add 2 mol/L of hydrochloric acid to the suspension to maintain the pH at 6 during the process of leaching to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir dióxido de manganeso al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla e introducir oxígeno en la mezcla para generar microburbujas con un diámetro de 10 μm para realizar la lixiviación a 80 °C durante 240 min. Una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación alcanzó el 99,5 %, y el contenido de hierro y el contenido de fósforo en la solución de lixiviación fueron inferiores a 0,01 ppm. (2) Add manganese dioxide to the acidic lithium iron phosphate liquid to obtain a mixture, and introduce oxygen into the mixture to generate microbubbles with a diameter of 10 μm to perform leaching at 80 °C for 240 min. Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution reached 99.5%, and the iron content and phosphorus content in the leaching solution were less than 0.01 ppm.
Ejemplo 6Example 6
Un método de preparación del fosfato de hierro tipo heterosita de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the heterosite type iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 50 g/l para obtener una suspensión, y luego añadir 2 mol/l de ácido clorhídrico a la suspensión para mantener el pH a 6 durante el proceso de lixiviación para obtener una líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate and water in a mass-volume ratio of 50 g/L to obtain a suspension, and then add 2 mol/L of hydrochloric acid to the suspension to maintain the pH at 6 during the process of leaching to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir manganato de litio al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla e introducir oxígeno en la mezcla para generar microburbujas con un diámetro de 10 μm para realizar una lixiviación a 25 °C durante 240 min. Una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación alcanzó el 90,5 %, y el contenido de hierro y el contenido de fósforo en la solución de lixiviación fueron inferiores a 0,01 ppm. (2) Add lithium manganate to the acidic lithium iron phosphate liquid to obtain a mixture, and introduce oxygen into the mixture to generate microbubbles with a diameter of 10 μm to perform leaching at 25 °C for 240 min. Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution reached 90.5%, and the iron content and phosphorus content in the leaching solution were less than 0.01 ppm.
Experimento 7Experiment 7
Un método de preparación del fosfato de hierro tipo heterosita de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the heterosite type iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 400 g/l para obtener una suspensión, y luego añadir 2 mol/l de ácido clorhídrico a la suspensión para mantener el pH a 6 durante el proceso de lixiviación para obtener una líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate and water at a mass-volume ratio of 400 g/L to obtain a suspension, and then add 2 mol/L hydrochloric acid to the suspension to maintain the pH at 6 during the process of leaching to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir dióxido de manganeso al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla e introducir oxígeno en la mezcla para generar microburbujas con un diámetro de 10 μm y realizar la lixiviación a una presión de oxígeno de 0,05 MPa, la lixiviación se llevó a cabo a 80 °C durante 240 min. Una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación alcanzó el 90,5 %, y el contenido de hierro y el contenido de fósforo en la solución de lixiviación fueron inferiores a 0,01 ppm. (2) Add manganese dioxide to the lithium iron phosphate acid liquid to obtain a mixture, and introduce oxygen into the mixture to generate microbubbles with a diameter of 10 μm and perform leaching at an oxygen pressure of 0.05 MPa, leaching was carried out at 80 °C for 240 min. Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution reached 90.5%, and the iron content and phosphorus content in the leaching solution were less than 0.01 ppm.
Experimento 8Experiment 8
Un método de preparación del fosfato de hierro tipo heterosita de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the heterosite type iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 50 g/l para obtener una suspensión, y luego añadir 2 mol/l de ácido clorhídrico a la suspensión para mantener el pH a 6 durante el proceso de lixiviación para obtener una líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate and water in a mass-volume ratio of 50 g/L to obtain a suspension, and then add 2 mol/L of hydrochloric acid to the suspension to maintain the pH at 6 during the process of leaching to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir manganato de litio al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla e introducir oxígeno en la mezcla a una presión de 1 MPa, para realizar una lixiviación a 80 °C durante 240 min. Una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación alcanzó el 99,9 %, y el contenido de hierro y el contenido de fósforo en la solución de lixiviación fueron inferiores a 0,01 ppm. (2) Add lithium manganate to the acidic lithium iron phosphate liquid to obtain a mixture, and introduce oxygen into the mixture at a pressure of 1 MPa, to carry out leaching at 80 °C for 240 min. Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution reached 99.9%, and the iron content and phosphorus content in the leaching solution were less than 0.01 ppm.
Experimento 9Experiment 9
Un método de preparación del fosfato de hierro tipo heterosita de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the heterosite type iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 400 g/l para obtener una suspensión, y luego añadir 2 mol/l de ácido clorhídrico a la suspensión para mantener el pH a 2 durante el proceso de lixiviación para obtener una líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate and water in a mass-volume ratio of 400 g/L to obtain a suspension, and then add 2 mol/L hydrochloric acid to the suspension to maintain the pH at 2 during the process of leaching to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir niquelato de litio al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla e introducir oxígeno en la mezcla para generar microburbujas con un diámetro de 50 μm, para realizar una lixiviación a 25 °C durante 240 min. Una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación alcanzó el 99,9 %, y el contenido de hierro y el contenido de fósforo en la solución de lixiviación fueron inferiores a 0,1 ppm. (2) Add lithium nickelate to the acidic lithium iron phosphate liquid to obtain a mixture, and introduce oxygen into the mixture to generate microbubbles with a diameter of 50 μm, to carry out leaching at 25 °C for 240 min. Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution reached 99.9%, and the iron content and phosphorus content in the leaching solution were less than 0.1 ppm.
Experimento 10Experiment 10
Un método de preparación del fosfato de hierro tipo heterosita de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the heterosite type iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
(1) Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 400 g/l para obtener una suspensión, y luego añadir 2 mol/l de ácido clorhídrico a la suspensión para mantener el pH a 2 durante el proceso de lixiviación para obtener una líquido ácido de fosfato de hierro y litio; (1) Mix lithium iron phosphate and water in a mass-volume ratio of 400 g/L to obtain a suspension, and then add 2 mol/L hydrochloric acid to the suspension to maintain the pH at 2 during the process of leaching to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid;
(2) Añadir óxido de níquel al líquido ácido de fosfato de hierro y litio para obtener una mezcla e introducir oxígeno en la mezcla para generar microburbujas con un diámetro de 50 μm, para realizar una lixiviación a 80 °C durante 30 min. Una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación alcanzó el 91,5 %, y el contenido de hierro y el contenido de fósforo en la solución de lixiviación fueron inferiores a 0,1 ppm. (2) Add nickel oxide to the acidic lithium iron phosphate liquid to obtain a mixture, and introduce oxygen into the mixture to generate microbubbles with a diameter of 50 μm, to carry out leaching at 80 °C for 30 min. Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution reached 91.5%, and the iron content and phosphorus content in the leaching solution were less than 0.1 ppm.
Ejemplo comparativoComparative example
Un método de preparación del fosfato de hierro tipo heterosita de esta realización comprende las siguientes etapas: A method of preparing the heterosite type iron phosphate of this embodiment comprises the following steps:
Mezclar fosfato de hierro y litio y agua en una relación masa-volumen de 400 g/l para obtener una suspensión y luego añadir un ácido a la suspensión para mantener el pH a 2 durante el proceso de lixiviación para obtener un líquido ácido de fosfato de hierro y litio; introducir oxígeno en la mezcla a presión normal para realizar una lixiviación a 80 °C durante 30 min. Una vez finalizada la lixiviación, filtrar la mezcla para obtener una solución rica en litio y fosfato de hierro tipo heterosita. La tasa de lixiviación de litio en la solución de lixiviación fue del 58,13 %, y las tasas de lixiviación de hierro y fósforo en la solución de lixiviación fueron del 10,67 % y el 9,75 %, respectivamente. Mix lithium iron phosphate and water at a mass-volume ratio of 400 g/L to obtain a suspension, and then add an acid to the suspension to maintain the pH at 2 during the leaching process to obtain an acidic lithium iron phosphate liquid. iron and lithium; introduce oxygen into the mixture at normal pressure to carry out leaching at 80 °C for 30 min. Once leaching is complete, filter the mixture to obtain a solution rich in lithium and heterosite-type iron phosphate. The leaching rate of lithium in the leaching solution was 58.13%, and the leaching rates of iron and phosphorus in the leaching solution were 10.67% and 9.75%, respectively.
Comparación de los resultadosComparison of results
1.Tasa de recuperación 1.Recovery rate
T l 1 T r r i n l Ex rim n 1 E m l m r iv T l 1 T r r i n l Ex rim n 1 E m l m r iv
.Pureza .Purity
Tabla 2 Contenido de elementos en la solución rica en litio Table 2 Element content in the lithium-rich solution
Tabla 3 Pureza del fosfato de hierro ti o heterosita recu erado Table 3 Purity of the recovered ti iron phosphate or heterosite
Ensayo de rendimiento: Performance test:
El fosfato de hierro y litio preparado a partir del fosfato de hierro recuperado en los Ejemplos 1 -3 anteriores y el Ejemplo Comparativo se utilizaron como cátodo, usándose grafito como ánodo. Se montó una batería con el cátodo y el ánodo y se realizó su primer ensayo de descarga a una tasa de 1C. Lithium iron phosphate prepared from the iron phosphate recovered in Examples 1-3 above and the Comparative Example were used as the cathode, with graphite being used as the anode. A battery was assembled with the cathode and anode and its first discharge test was carried out at a rate of 1C.
Tab a 4 Resultados del ensa o de rendimiento Tab 4 Performance test results
Los resultados se muestran en la Tabla 4. A una tasa de 0,1C, la capacidad de primera descarga del material de cátodo de fosfato de hierro y litio recuperado en la presente invención es mayor que la del fosfato de hierro tipo heterosita recuperado en el método tradicional, y la capacidad de primera descarga del Ejemplo 1 es de 157,1 mAh/g, mientras que la capacidad específica del ejemplo comparativo es de solo 155,6 mAh/g. The results are shown in Table 4. At a rate of 0.1C, the first discharge capacity of the lithium iron phosphate cathode material recovered in the present invention is greater than that of the heterosite type iron phosphate recovered in the traditional method, and the first discharge capacity of Example 1 is 157.1 mAh/g, while the specific capacity of the comparative example is only 155.6 mAh/g.
La Figura 1 muestra el diagrama de flujo del proceso de recuperación del fosfato de hierro tipo heterosita del Ejemplo 1. A partir de la Figura 1, se puede concluir que sometiendo el fosfato de hierro y litio a despulpado, ajustando el valor de pH, lixiviando con intensificación del microentorno y realizando separación sólido-líquido, se puede obtener un fosfato de hierro tipo heterosita. Figure 1 shows the flow chart of the heterosite type iron phosphate recovery process of Example 1. From Figure 1, it can be concluded that by subjecting the lithium iron phosphate to pulping, adjusting the pH value, leaching With intensification of the microenvironment and performing solid-liquid separation, a heterosite-type iron phosphate can be obtained.
En la FIG. 2 se ilustra que existen tres métodos principales para lixiviar el fosfato de hierro y litio. El método (I) implica la lixiviación oxidativa del fosfato de hierro y litio en condiciones ácidas fuertes para obtener una solución que contiene Li+, Fe3+ y PO4<3->, y luego ajustando el pH de la solución para obtener un fosfato de hierro precipitado por la unión de Fe3+ y PO4<3->; El método (II) comprende la lixiviación de fosfato de hierro y litio en acidez moderada para obtener una solución que contiene Li+, Fe2+ y PO4<3->, y luego usando un oxidante fuerte para oxidar Fe2+ en la solución de lixiviación a Fe3+, y luego unión de Fe3+ con PO4<3->para formar precipitación de fosfato de hierro para lograr una lixiviación selectiva. El método (III) es una lixiviación selectiva de fosfato de hierro y litio a través de la oxidación directa y deslitiación del fosfato de hierro y litio utilizando agentes oxidantes fuertes en condiciones de ácido débil y produce un fosfato de hierro tipo heterosita. En este método, debido a la baja transferencia de masa y potencial de oxidación del oxígeno, aunque la oxidación del Fe2+ se puede lograr hasta cierto punto, la capacidad de oxidación es débil. Por lo tanto, en el proceso real, intensificadores tales como peróxido de hidrógeno, persulfato de sodio, hipoclorito de sodio y ozono se suelen utilizar como oxidantes para conseguir la oxidación del Fe2+. Cuando se usa oxígeno/aire como oxidante para lixiviar el material de cátodo de fosfato de hierro y litio, la oxidación de Fe2+ no puede llevarse a cabo de manera efectiva, lo que da como resultado un alto contenido de Fe2+ en la solución de lixiviación y una mala lixiviación selectiva de litio. Por lo tanto, es necesario mejorar la capacidad de oxidación del oxígeno para lograr una lixiviación eficiente y selectiva del litio. In FIG. 2 illustrates that there are three main methods for leaching lithium iron phosphate. Method (I) involves oxidative leaching of lithium iron phosphate under strong acidic conditions to obtain a solution containing Li+, Fe3+ and PO4<3->, and then adjusting the pH of the solution to obtain a precipitated iron phosphate by the union of Fe3+ and PO4<3->; Method (II) involves leaching lithium iron phosphate in moderate acidity to obtain a solution containing Li+, Fe2+ and PO4<3->, and then using a strong oxidant to oxidize Fe2+ in the leaching solution to Fe3+, and then binding of Fe3+ with PO4<3->to form iron phosphate precipitation to achieve selective leaching. Method (III) is a selective leaching of lithium iron phosphate through direct oxidation and delithiation of lithium iron phosphate using strong oxidizing agents under weak acid conditions and produces a heterosite type iron phosphate. In this method, due to the low mass transfer and oxidation potential of oxygen, although the oxidation of Fe2+ can be achieved to a certain extent, the oxidation capacity is weak. Therefore, in the actual process, intensifiers such as hydrogen peroxide, sodium persulfate, sodium hypochlorite and ozone are often used as oxidants to achieve Fe2+ oxidation. When oxygen/air is used as an oxidant to leach the lithium iron phosphate cathode material, the oxidation of Fe2+ cannot be carried out effectively, resulting in high Fe2+ content in the leaching solution and poor selective leaching of lithium. Therefore, it is necessary to improve the oxygen oxidation capacity to achieve efficient and selective leaching of lithium.
Se puede ver en el espectro XRD (FIG. 3) que, después de la lixiviación del fosfato de hierro y litio, la escoria de lixiviación está compuesta principalmente de heterosita FePO4y C. Durante el proceso de lixiviación, el polvo de carbón no participa en la reacción, y LiFePO4participa en la reacción para generar FePO4en una nueva fase. El Li en el material de cátodo reacciona para formar sal de litio soluble, que entra en la solución. It can be seen from the the reaction, and LiFePO4 participates in the reaction to generate FePO4 in a new phase. The Li in the cathode material reacts to form soluble lithium salt, which enters the solution.
El método de preparación y la aplicación de un fosfato de hierro tipo heterosita proporcionado por la presente invención se han descrito en detalle anteriormente. En este artículo se utilizan ejemplos específicos para ilustrar el principio y la implementación de la presente invención. La descripción de los ejemplos anteriores solo se utiliza para ayudar a comprender el método y la idea central de la presente invención, incluyendo el mejor modo, y también permite a cualquier persona experta en la materia poner en práctica la presente invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema, e implementar cualquier método combinado. Cabe señalar que, para aquellos expertos habituales en la materia, sin alejarse del principio de la presente invención, se pueden realizar varias mejoras y modificaciones a la presente invención, y estas mejoras y modificaciones también están incluidas dentro del alcance de protección de las reivindicaciones de la presente invención. El alcance de la protección de patente de la presente invención está definido por las reivindicaciones y puede incluir otras realizaciones que los expertos en la materia puedan pensar. Si estas otras realizaciones tienen elementos estructurales que no difieren de la expresión literal de las reivindicaciones, o si incluyen elementos estructurales equivalentes que no difieren sustancialmente de la expresión literal de las reivindicaciones, estas otras realizaciones también deben incluirse en el alcance de las reivindicaciones. The preparation method and application of a heterosite type iron phosphate provided by the present invention have been described in detail above. Specific examples are used in this article to illustrate the principle and implementation of the present invention. The description of the above examples is only used to help understand the method and central idea of the present invention, including the best way, and also allows any person skilled in the art to practice the present invention, including making and using any device or system, and implement any combined method. It should be noted that, for those of ordinary skill in the art, without departing from the principle of the present invention, various improvements and modifications can be made to the present invention, and these improvements and modifications are also included within the scope of protection of the claims of the present invention. The scope of patent protection of the present invention is defined by the claims and may include other embodiments that those skilled in the art may think of. If these other embodiments have structural elements that do not differ from the literal expression of the claims, or if they include equivalent structural elements that do not differ substantially from the literal expression of the claims, these other embodiments must also be included in the scope of the claims.
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